控制系統(tǒng)石油化工自動化,2007,5:59AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRYFGS在煤氣化項目中的應(yīng)用葉威威中國石化集團(tuán)寧波工程公司,浙江寧波315103摘要:火災(zāi)和氣體報警系統(tǒng)(FGS)包括有毒和可燃?xì)怏w探測和火災(zāi)報警兩個方面,它在保證工廠安全生產(chǎn)中起著重要作用,是構(gòu)成石化裝置安全系統(tǒng)的重要組成部分,結(jié)合煤氣化項目詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的組成和功能關(guān)鍵詞:火災(zāi)和氣體報警系統(tǒng);控制器;可尋址系統(tǒng);MIMC盤中圖分類號:TP277獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號;1007-7324(2007)-0055-04The Application of FGS in a Coal Gasification ProjectYe Weiwei( Sinopec Ningbo Engineering Co. Ningbo, 315103, China)Abstract: Fire and Gas Alarm System (FGS)includes toxic and combustible gas detection and firealarm. It will play a important function to ensure safe production in the factory. It's an important part ofhe safety system in petrochemical plant. In accordance with the coal gasification project the constructionand function of FGS are expounded in detailKeywords: fire and gas alarm system(FGS); controller; addressable system; MIMIC panel石油化工生產(chǎn)裝置屬高溫、高壓、易燃、易爆裝利工藝技術(shù),其技術(shù)含量高,反應(yīng)復(fù)雜,工藝流程較置,生產(chǎn)過程中不可避免地存在著各種易燃易爆氣長。工程對生產(chǎn)管理、自動化控制水平和安全保護(hù)體和有毒氣體這些氣體一旦發(fā)生泄露并在周圍環(huán)的要求很高,而火災(zāi)、氣體報警系統(tǒng)在裝置的安全境中聚集,將可能釀成火災(zāi)、爆炸或人身中毒等惡保護(hù)中起著非常重要的作用。按照工程的總體設(shè)性事故,嚴(yán)重危害人民的生命和財產(chǎn)安全。因此,計要求,建立全廠局域網(wǎng),設(shè)置FGS。FGS位于裝必須及時可靠地對裝置中氣體的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行檢置的中央控制室內(nèi),同時設(shè)有火災(zāi)及氣體報警模測、監(jiān)控,一旦發(fā)現(xiàn)易燃易爆氣體和有毒氣體體積擬盤分?jǐn)?shù)過高,以及裝置中可能發(fā)生的火災(zāi),應(yīng)及時快2FGs的功能要求速地采取有效的措施,將事故的損失降到最低。出快速檢測意外事件,對有毒或可燃?xì)怏w泄漏點于以上安全的考慮,化工生產(chǎn)必須配備可燃?xì)?、有及火?zāi)進(jìn)行監(jiān)測;在確定事件發(fā)生的同時產(chǎn)生報毒氣體監(jiān)控系統(tǒng)和火災(zāi)報警系統(tǒng)最大程度地保障警隔離可燃物或毒氣源隔離火源,如有可能應(yīng)排生命財產(chǎn)安全。以往的設(shè)計方案是把氣體監(jiān)控和除空氣,使用滅火設(shè)施,保護(hù)鄰近設(shè)施確保設(shè)備、火災(zāi)監(jiān)控分開設(shè)置,隨著人們對消防安全越來越重工廠、建筑物、人員以及周圍環(huán)境的安全。為了達(dá)視以及化工裝置的大型化發(fā)展,分開設(shè)置的設(shè)計方到這個目的,要求FGS具有如下功能:連續(xù)探測案已不能滿足生產(chǎn)需求,火災(zāi)和氣體報警系統(tǒng)并旱期發(fā)現(xiàn)可能聚集的可燃或有毒氣體;連續(xù)探測FGS(Fire& Gas System)因此而生,它將氣體探并早期發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的火焰或存在的火災(zāi);設(shè)置聲測系統(tǒng)和火災(zāi)報警系統(tǒng)合二為一,進(jìn)行總體設(shè)計。光報警信號裝置,通過不同的聲音和顏色報警使操FGS獨立于過程控制系統(tǒng),也獨立于工藝過程的作人員能區(qū)分不同的危險類型;傳送相關(guān)的I/O保護(hù)系統(tǒng),但其相互之間又有密不可分的聯(lián)系?，F(xiàn)狀態(tài)和儀表設(shè)備報警及故障信號到該工程的火災(zāi)就煤氣化工程中的FGS系統(tǒng)的設(shè)計談?wù)勼w會。中國煤化工1整個裝置FGS的整體要求CNMHG某工程由空分裝置、磨煤和干燥裝置、煤氣化13。一幾,,啊北狎州人,2002年畢業(yè)于裝置、中央控制室、分析化驗樓以及變配電站等構(gòu)遼寧石油化工大學(xué)自動化及過程控制專業(yè)學(xué)士學(xué)位現(xiàn)工作于中成。裝置采用的是殼牌( Shell)公司的粉煤氣化專石化寧波工程公司電控室主要從事工程設(shè)計工作石油化工自動化2007年及氣體報警模擬盤;提供事件順序記錄報告。構(gòu)成。3裝置FGS的設(shè)計方案可燃?xì)怏w檢測器采用催化燃燒式檢測器(Old根據(jù)裝置的生產(chǎn)特點和物料特性,除空分裝ham公司的OLCT60),主要檢測裝置區(qū)LPG以及置、中央控制室為非防爆場所外,其他工段中含有H2的含量,檢測器輸出4~20mA信號至氣體檢煤粉,粗煤氣,液化氣,CO2,H2,柴油等易燃、易爆測報警控制器。介質(zhì)為二區(qū)防爆場所。生產(chǎn)過程不但具有易燃易有毒氣體檢測器采用電化學(xué)式檢測器(Old-爆的特點,而且含有CO,H2S,HCN等有毒有害氣ham公司的OICT60),主要檢測裝置區(qū)CO,H2S體,還有酸性氣體等腐蝕性介質(zhì)。由此可見,該裝以及O2(低氧),檢測器輸出4~20mA信號至氣置的主要設(shè)備和生產(chǎn)裝卸、儲存區(qū)域都存在火災(zāi)、體檢測報警控制器。爆炸和中毒的潛在危險,在這些危險區(qū)域設(shè)置火氣體檢測報警控制器采用MX52型16通道災(zāi)氣體報警系統(tǒng)是非常必要的。根據(jù)上述火災(zāi)和控制器,每個控制器可以插卡式安裝8個通道卡爆炸危險因素的分析,按照FGS設(shè)計的整體要求,每卡有2個獨立通道。每通道可輸出2個獨立氣設(shè)置如圖1所示以TMR控制器為中心的集可燃體報警繼電器信號;1個氣體第3級報警公共繼電氣體、有毒氣體探測報警系統(tǒng)和火災(zāi)報警系統(tǒng)為一器信號;1個公共故障報警繼電器信號;每通道3體的FGS。級獨立的可調(diào)報警閾值。每通道可通過面板按鍵或PC機(jī)單獨編程(包括通道開關(guān)、氣體種類、量MIMC盤FGS主操作站SOE站/工程師站程、單位、兩級報警值、報警狀態(tài)、繼電器狀態(tài)等參工業(yè) Ethernet數(shù))而不影響其他通道正常工作,按鍵操作面板具TMR控制器有報警復(fù)位、自檢、通道選擇等功能。該裝置中可燃?xì)怏w和有毒氣體探測點共78點,考慮到通道卡可尋址大賣報警控制器」氣體檢測報警控制器的備用量因而使用了6個控制器氣體報警盤是火警手通過16通道氣體檢測報警控制器把不同的氣體探測信號進(jìn)行聲光報警,引起操作人員的注意,采取智能感溫探御器警報器相應(yīng)的安全措施智能感煙圓探測器紅外火焰有毒氣體可燃?xì)怏wFGS對于氣體檢測是根據(jù)泄漏的程度采取不探測器探測器同的動作。低泄漏量時只產(chǎn)生報警功能通知操作圖1FGS構(gòu)成工注意,看是否需要采取進(jìn)一步行動。工程的總體由圖1可以看出,系統(tǒng)的核心部件是可尋址火要求不需要自動啟動消防設(shè)施,因而只將氣體檢測災(zāi)報警控制器、氣體檢測報警控制器以及TMR控報警控制器的1級報警釆用硬接線的方式接入制器。FGS系統(tǒng)由現(xiàn)場安裝的檢測探頭和控制系統(tǒng)TMR控制器中(2級報警信號暫不接人,但在16組成?？刂葡到y(tǒng)又由控制單元(包括控制器、卡件、通道氣體檢測報警控制器上同時可以有2級和3端子等)、MMC盤(即模擬盤)和計算機(jī)終端組成。級的聲光報警)?？扇?xì)怏w檢測器和有毒氣體檢測MMC盤用于模擬顯示裝置各防火區(qū)域內(nèi)各類探器的量程及1級報警的閾值根據(jù)《石油化工可燃?xì)忸^的分布情況及報警情況。MMC盤的內(nèi)容根據(jù)體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》的要求進(jìn)行工程情況進(jìn)行設(shè)置設(shè)定。根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求按區(qū)域控制和重點控制相3.2火災(zāi)報警系統(tǒng)的組成23結(jié)合的原則,在可能揮發(fā)、泄漏或積聚可燃?xì)怏w和火災(zāi)報警系統(tǒng)由現(xiàn)場輸入設(shè)備、輸出設(shè)備以及有毒氣體的區(qū)域和場所(煤氣化區(qū)、磨煤和干燥區(qū)、可尋址火災(zāi)報警控制器組成。輸入設(shè)備是指各單空分裝置區(qū)、主配電室、中央控制室、分析化驗樓元內(nèi)的手報按鈕、感煙及感溫探測器和火焰探測等)設(shè)置可燃?xì)怏w和有毒氣體報警探測器、火災(zāi)探器;輸出設(shè)備是指各單元內(nèi)的火警聲光警報器和輸測裝置和聲光報警設(shè)備。所有報警信號都通過硬出控V中國煤化亍體環(huán)境,系統(tǒng)構(gòu)接線連接到FGS。成組型和本安防爆3.1氣體探測系統(tǒng)的構(gòu)成型之CNMHG根據(jù)圖1所示,氣體探測系統(tǒng)由可燃?xì)怏w探測感煙探測器采用的是點型智能感煙探測器,用器、有毒氣體探測器以及氣體檢測報警控制器于檢測火災(zāi)初期有陰燃階段時的煙塵體積分?jǐn)?shù)當(dāng)5葉威威.FGS在煤氣化項目中的應(yīng)用煙塵體積分?jǐn)?shù)達(dá)到一定極限時,發(fā)出火災(zāi)報警信號滿足整體安全水平要求的前提下,最終選擇美國并將報警信號送至可尋址火災(zāi)報警控制器,控制器 Triconex公司的 Tricon TMR系統(tǒng)就會啟動相應(yīng)區(qū)域的聲光警報器Tricon TMR系統(tǒng)是基于3重化冗余容錯控點型智能感溫探測器用于檢測環(huán)境溫度,當(dāng)溫制器,TMR結(jié)構(gòu)形式是從輸入模塊經(jīng)主處理器到度達(dá)到一定極限時,發(fā)出火災(zāi)報警信號并將報警信輸出模塊為3個相互獨立、隔離的分支,每個分支號送至可尋址火災(zāi)報警控制器控制器就會啟動相并行與其他2個分支獨立執(zhí)行控制程序,這種技術(shù)應(yīng)區(qū)域的聲光警報器。使得單點的故障不會影響其他2個分支的正常工紅外火焰探測器能探測到由碳材料燃燒火焰作。TMR系統(tǒng)采用3取2表決的解決方案,確保所產(chǎn)生的紅外輻射。紅外火焰探測器使用窄波段了1/O信號的高真實性和可靠性。系統(tǒng)對每個濾光器以阻止不需要的光輻射(如太陽光和鎢絲IO模塊都有熱備,一旦操作中主模塊發(fā)生故障,燈光的輻射)。熱備模塊能立即投入控制,熱備的作用還可以實現(xiàn)火警手報按鈕通過敲碎現(xiàn)場手操按鈕的玻璃在線修復(fù)系統(tǒng),而無需中斷生產(chǎn)。TMR控制系統(tǒng)蓋,啟動中央控制室和火災(zāi)報警區(qū)域的聲光警報。具有完整的系統(tǒng)自診斷功能,系統(tǒng)中任一模塊出現(xiàn)它主要用于人工指示報警源包括工藝故障、燃?xì)夤收?主機(jī)架中對應(yīng)的“ Fault”燈即點亮報警。泄漏、煙霧、火情以及可能導(dǎo)致工藝故障或引起對FGS設(shè)計為一套獨立的火氣保護(hù)功能系統(tǒng),人員傷害的危險情況。手報按鈕將沿著通道、消火由一個操作站和SOE站(兼工程師站)以及一個控栓/監(jiān)視器、樓梯出口處以及設(shè)計的疏散路線安裝。制柜組成。多回路火災(zāi)報警系統(tǒng)控制柜和氣體報可尋址火災(zāi)報警控制器設(shè)置在中控室內(nèi),該控警盤的報警信號通過硬接線的方式引至FGS。在制器可在廠區(qū)內(nèi)出現(xiàn)火警時,在第1時間及時接收FGS操作站上設(shè)有區(qū)域畫面顯示、裝置總貌顯示、并顯示火災(zāi)發(fā)生的區(qū)域,同時發(fā)出聲光報警信號,詳細(xì)單元顯示,有報警畫面和專用的打印機(jī)打印報引起操作人員的注意,根據(jù)報警狀態(tài)通知相關(guān)部門警報表。當(dāng)氣體檢測報警盤或火災(zāi)報警控制柜檢采取相應(yīng)措施。設(shè)計的每個報警輸入設(shè)備均占用測到有氣體泄漏或火災(zāi)時,氣體檢測報警盤或火災(zāi)火瞥系統(tǒng)中的一個獨立地址,同時,系統(tǒng)設(shè)計要求報警控制柜報警的同時將報警信號送至FGS,在每個輸入設(shè)備均有一個帶獨立地址碼的輸出控制FGS上發(fā)出聲光報警。在FGS的操作畫面上可模塊與其一一對應(yīng),使火災(zāi)報警控制器在接收到報以詳細(xì)地察看報警點的詳細(xì)位置及類型,并通過警信號后,通過分析輸入設(shè)備地址,對輸入設(shè)備的SOE站實現(xiàn)SER功能。地點和類型作出分析和判斷,同時火災(zāi)報警控制器3.4MMC盤的配置控制與其對應(yīng)的輸出控制模塊動作,向FGS發(fā)出根據(jù)工程的布置分為六個報警區(qū)域, MIMIC報警信號,FGS經(jīng)過分析處理對此作出必要的響盤(火災(zāi)及氣體報警模擬盤)的區(qū)域布置包括的范應(yīng)?？紤]到系統(tǒng)余量,設(shè)計中將輸出可編程控制無圍有:煤氣化裝置、空分裝置、磨煤和干燥裝置、中源節(jié)點數(shù)量由133個擴(kuò)展為150?？删幊炭刂乒?jié)央控制室、分析化驗樓以及變配電站點在正常狀態(tài)下為閉合狀態(tài),在報警狀態(tài)下,對應(yīng)MIMIC盤與DCS操作臺集成在一起,其操作節(jié)點狀態(tài)在火災(zāi)報警控制器的控制下,由閉合狀態(tài)臺的尺寸與DCS操作臺的外形尺寸相同。FGS所轉(zhuǎn)為斷開狀態(tài),FGS通過分析節(jié)點狀態(tài)的變化,可有的報警信號通過邏輯軟件匯總出不同區(qū)域的報確定報警點的位置、時間和報警的種類(手報、感警信號,通過硬接線的方式把信號傳遞到 MIMIC煙、感溫或火焰)以及何時報警解除等信息?？刂票P相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行報警。MMC盤上對火災(zāi)報警、柜內(nèi)設(shè)有CPU存儲器和LCD液晶顯示器以及微氣體報警分區(qū)分顏色進(jìn)行燈光報警。報警燈顏色型打印機(jī),可以實現(xiàn)對火警狀態(tài)的存儲、査詢、顯示的設(shè)置:火災(zāi)報警為紅色;可燃?xì)怏w報警為黃色;及打印。通過編程和相應(yīng)的聯(lián)鎖接點,可實現(xiàn)火警有毒氣體報警為藍(lán)色,各種不同的報警信號對應(yīng)不系統(tǒng)與FGS系統(tǒng)的同步報警同的頻率蜂鳴器。同時在MIMC盤上設(shè)有燈的3.3FGS的配置測試中國煤化工FGS是一個與DCS,SIS分開且獨立設(shè)置的安CNMHG和風(fēng)向儀,其輸全系統(tǒng),需符合IEC61508/DIN19250標(biāo)準(zhǔn)并獲得出信號阿叫假太到 IVIIMIC盤上。風(fēng)TUV SIL3/AK5,6等級認(rèn)證。因此在選擇FGS速及風(fēng)向的狀態(tài)在FGS的操作界面上和 MIMIC時,本著安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、獨立設(shè)置的原則,在盤的左上角可以實時監(jiān)控,以便在事故發(fā)生時為指揮石油化工自動化2007年現(xiàn)場人員疏散及其采取正確的消防措施提供參考應(yīng)該處于連續(xù)工作或監(jiān)控狀態(tài),因此在一些具體的全系統(tǒng)(SIs)與FGS雖然分工不同,但二者設(shè)計上也有一些不同于SIS的要求密不可分的。當(dāng)探測到有可燃?xì)怏w或有毒氣e)FGS的工作狀態(tài)與SIS相反:正常情況是體泄漏時,說明生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)了問題;當(dāng)探測不帶電的或是常開的操作模式到火災(zāi)時,火災(zāi)的發(fā)生可能引發(fā)生產(chǎn)裝置的爆炸。FGS必須符合GB4717-93(火災(zāi)報警控制器同時SlS作出安全聯(lián)鎖響應(yīng),從而要求FGS將氣通用技術(shù)條件)/GB16808-1997(可燃?xì)怏w報警控體和火災(zāi)報警信號及時傳送至SIS,使得SIS能夠制器技術(shù)要求和試驗方法)標(biāo)準(zhǔn)并獲得中國國家及時判斷,采取緊急措施。FGS還可以啟動消防消防認(rèn)證。聯(lián)動措施保障生產(chǎn)裝置及周邊環(huán)境的安全。根據(jù)5結(jié)束語工程的總體要求氣體和火災(zāi)自動報警向?qū)Ｓ孟涝揊GS是以TMR控制器為核心部件,把氣站采用專用電話,以人工的方式進(jìn)行,因而在該裝體探測報警系統(tǒng)和火災(zāi)報警系統(tǒng)歸屬到一起進(jìn)行置中FGS并未聯(lián)動消防系統(tǒng)總體設(shè)計。正如早期SIS從DCS中分離出來自成4設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題系統(tǒng)一樣,隨著裝置規(guī)模的不斷擴(kuò)大,對系統(tǒng)控制a)與火災(zāi)氣體檢測和控制相關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備功能的要求越來越高,可燃有毒氣體、火災(zāi)、煙霧等應(yīng)適用于裝置的防爆區(qū)域的要求,產(chǎn)品必須要有在現(xiàn)場信號也逐漸從DCS中分離出來,與手報按鈕危險區(qū)域使用的安全認(rèn)證證書。聲光報警器等一起組成獨立的FGS。使DCS可以b)可燃?xì)怏w探測器和有毒氣體探測器應(yīng)安裝專心于裝置正常運轉(zhuǎn)時的檢測和控制,異常及極端在氣體泄漏點附近的下風(fēng)口處。根據(jù)被檢測氣體的情況交于SlS,而可燃有毒氣體、火災(zāi)、煙霧、聲光相對密度如果相對密度比空氣密度大,則探測器安報警又由FGS來負(fù)責(zé)從而形成了一套功能更加裝在泄漏點下風(fēng)口的下方反之,則安裝在上方強(qiáng)大的自動化控制系統(tǒng)。c)系統(tǒng)的所有組成部分都應(yīng)易于維護(hù)和測參考文獻(xiàn):試。在測試和維護(hù)時,不影響全廠的常規(guī)操作,不1SH3063-199,石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范會中斷對全廠的保護(hù)監(jiān)視或使系統(tǒng)性能降低。2GB51060-92,石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范d)FGS與SIS不同,沒有所謂的安全狀態(tài),它3GB50116-98,火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范上接第58頁)原則,選用了昆侖通態(tài)的MCGS全中文工控組態(tài)Oxy Max Wcos41系列的溶解氧測量系統(tǒng)。該軟件。該軟件的良好特性在于:簡單靈活的可視系統(tǒng)采用覆膜式傳感器,具有O2選擇性強(qiáng)、標(biāo)定簡化操作界面;實時性強(qiáng)、良好的并行處理性能;豐單(快速標(biāo)定)、長期穩(wěn)定性高維護(hù)簡單的優(yōu)點富、生動的多媒體畫面;開放式結(jié)構(gòu),廣泛和強(qiáng)大的e)在CASS池出水時需要根據(jù)CASS池的液數(shù)據(jù)處理功能;完善的安全機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)功能;多樣位信號對潷水器進(jìn)行變頻調(diào)速(見上述2c)。因化的數(shù)據(jù)庫管理以及報警功能;支持多種硬件,良此對CAS池的液位信號的精度要求較高。選用好的可維護(hù)性和擴(kuò)展性。了E+H公司的FMU40系列超聲波液位計進(jìn)行5結(jié)束語液位測量。該產(chǎn)品采用非接觸式測量,現(xiàn)場安裝、該套系統(tǒng)經(jīng)過試運行以后,根據(jù)實際情況對潷診斷、維護(hù)都比較簡單,同時內(nèi)置了溫度傳感器進(jìn)水器的控制參數(shù)、CASS池運行周期及每個周期內(nèi)行溫度校正,可滿足測量精度的要求。曝氣、沉淀、排水、時延時間等進(jìn)行了調(diào)整,目前已f)厭氧循環(huán)進(jìn)料流量,介質(zhì)是常溫常壓的污水,且需要根據(jù)此流量信號對厭氧反應(yīng)泵做變頻控經(jīng)實際運行了一年多各項指標(biāo)良好,產(chǎn)生了不錯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益制,對測量精度要求較高,因此筆者選用了電磁流量計對其進(jìn)行測量參考文獻(xiàn)孫明.循環(huán)式活性污派法(CASS)優(yōu)化設(shè)計及4上位監(jiān)控組態(tài)軟件中國煤化工上位監(jiān)控組態(tài)軟件是用戶與整個自動化系統(tǒng)2賴CNMHG綜合監(jiān)控系統(tǒng)中國的交互面,本著“功能齊全,界面友好,操作簡單”的